Teleskop NASA našel důkazy pro 90 let starou kvantovou teorii

Mezinárodní tým astronomů ohlásil to, co by mohlo být prvním přímým astrofyzikálním důkazem vakuového dvojlomu – téměř 90 let staré předpovědi kvantové fyziky, že extrémní magnetická pole mohou měnit způsob, jakým světlo cestuje zdánlivě prázdným prostorem. Výsledky, publikované ve středu v časopise Nature, vycházejí z více než 140 hodin pozorování vzácné ultramagnetické neutronové hvězdy známé jako magnetar.nature+1

Kosmická laboratoř

Magnetar 1E 1547-5408, který se nachází více než 13 000 světelných let od Země a otočí se jednou za dvě sekundy, posloužil týmu jako přirozená laboratoř. Vědci koordinovali satelit NASA IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer) s teleskopem NICER a rádiovým teleskopem Murriyang v australském Parkesu, který vlastní a provozuje australská národní vědecká agentura. Šlo o vůbec první koordinované měření rádiové a rentgenové polarizace magnetaru.lsu+1

Pozorování odhalila polarizaci rentgenového záření téměř třikrát silnější, než jaká byla pozorována u podobných zdrojů, což dalece přesahuje možnosti vysvětlení standardními modely povrchových emisí. Vzhledem ke geometrii magnetických polí magnetaru měl být polarizační signál v určitých bodech rotace hvězdy blízký nule.science.nasa

Testování 90 let staré teorie

Vakuový dvojlom, poprvé navržený v roce 1936 v rámci kvantové elektrodynamiky, předpovídá, že kvantové vakuum, naplněné neustále vznikajícími a zanikajícími páry částic a antičástic, je deformováno extrémními magnetickými poli, což způsobuje, že prázdný prostor funguje jako polarizační filtr. Magnetary s poli zhruba bilionkrát silnějšími než nejsilnější permanentní magnety na Zemi nabízejí jediné známé prostředí, kde by se tento efekt mohl projevit.lsu+1

Simulace provedené týmem podporují vakuový dvojlom jako příčinu nečekaně silného signálu. „Náš model naznačuje, že k reprodukci pozorovaných podpisů rentgenové polarizace při současném splnění omezení daných rádiovými pozorováními je nutná přítomnost vakuového dvojlomu v prostředí neutronové hvězdy,“ uvedla Hoa Dinh Thi, postdoktorandka na Rice University a spoluautorka studie.science.nasa

"Struktura reality"

Hlavní autorka Rachael Stewart, doktorandka na George Washington University, uvedla, že zjištění ilustruje, jak může astrofyzika zkoumat fundamentální fyziku. „Informace, které jsme získali pohledem na toto vzdálené hvězdné jádro, nám také dávají vodítka o povaze struktury reality, jak ji známe, a to mi přijde neuvěřitelné,“ řekla Stewart.science.nasa

Astrofyzička Michela Negro z LSU, další členka týmu, popsala přístup takto: „Už nestudujeme jen astronomické objekty, používáme je k testování přírodních zákonů.“lsu

Další pozorování tohoto a dalších magnetarů pomocí IXPE jsou v plánu, aby se signál potvrdil a případně odhalily další exotické kvantové efekty.science.nasa